鎘對(duì)南美蟛蜞菊光合特性的影響

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1、朱建玲等：鎘對(duì)南美蟛蜞菊光合特性的影響659鎘對(duì)南美蟛蜞菊光合特性的影響朱建玲1,2，徐志防1*，曹洪麟1，葉萬輝11.中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣東廣州510650；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100039摘要：鎘（Cd）積累是造成土壤重金屬污染的重要因素之一，它是一種對(duì)植物生理代謝過程產(chǎn)生諸多影響的環(huán)境脅迫因子，光合作用的變化可以直接反映植物對(duì)Cd脅迫的適應(yīng)特性。通過對(duì)外來植物南美蟛蜞菊（Wedeliatrilobata(L.)Hitchc.）生長(zhǎng)過程不同程度的Cd脅迫處理，利用光合氣體交換與葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)，初步觀測(cè)盆栽土壤中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的

2、Cd對(duì)南美蟛蜞菊葉片凈光合速率、蒸騰速率、水分利用效率、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與熒光特征等光合特性的影響。結(jié)果顯示：①當(dāng)土壤中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5mg·kg-1時(shí)，葉片凈光合速率Pn明顯降低，但蒸騰速率Tr和氣孔導(dǎo)度gs降幅較小，水分利用率WUE則沒有表現(xiàn)出明顯差異；②隨著土壤中Cd的增加，葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葉綠素a/b降低，但葉綠素b變化不明顯；③Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2mg·kg-1時(shí)，初始熒光Fo與光化效率Fv/Fm變化明顯，光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞速率ETR和量子效率ΦPSⅡ從Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5mg·kg-1起有明顯變化。由此看出，Cd對(duì)葉綠素有一定程度

3、的破壞作用，其中光反應(yīng)中心對(duì)Cd脅迫尤為敏感，葉片光合速率和光能轉(zhuǎn)化效率的下降與此密切相關(guān)。關(guān)鍵詞：南美蟛蜞菊；鎘；光合作用中圖分類號(hào)：Q945.79；Q948.113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2008）02-0657-04朱建玲等：鎘對(duì)南美蟛蜞菊光合特性的影響659當(dāng)前，環(huán)境污染問題令人關(guān)注。在各種污染中，重金屬污染是一種比較難治理的類型，它對(duì)環(huán)境及動(dòng)植物的影響顯著而持久。其中，重金屬鎘（Cd）在環(huán)境中的過量存在，已凸顯出生態(tài)安全隱患。鎘主要通過礦業(yè)開采、冶煉、能源物質(zhì)的燃燒等方式進(jìn)入人類生活環(huán)境，而大量含鎘的廢舊電池及

4、工業(yè)污水未經(jīng)處理就直接進(jìn)入土壤及水環(huán)境中，也是造成鎘污染的重要原因。研究表明，Cd在土壤中的積累對(duì)植物的危害很大，它對(duì)植物的影響是多方面的。通過根系的吸收，Cd能改變?nèi)~綠體、線粒體等細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能，從而影響到植物的生理代謝活動(dòng)，給生長(zhǎng)發(fā)育帶來不利的影響[1-3]。而且，Cd可以通過食物鏈等途徑直接或間接危害動(dòng)物和人類的健康[4]。南美蟛蜞菊（Wedeliatrilobata(L.)Hitchc.），為菊科蟛蜞菊屬多年生草本植物，原產(chǎn)南美洲及中美洲地區(qū)，目前在華南地區(qū)廣泛分布。南美蟛蜞菊可以生長(zhǎng)在受污染的環(huán)境中，并且它繁殖速度較快，具有向

5、周圍擴(kuò)散的突出特點(diǎn)。光合作用的變化是植物對(duì)環(huán)境改變的綜合體現(xiàn)，關(guān)于南美蟛蜞菊在Cd污染下的光合響應(yīng)目前還沒有報(bào)道。本文通過土壤中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的盆栽控制實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)Cd對(duì)南美蟛蜞菊光合作用的影響，從Cd脅迫下的光合特性中初步分析南美蟛蜞菊對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)特點(diǎn)。1材料與方法1.1土壤鎘處理與盆栽材料實(shí)驗(yàn)在玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。首先將土壤、河砂等體積混合，以此做為盆栽基質(zhì)，每盆大小為44cm×32cm×16cm、質(zhì)量約20kg，其中土壤來自華南植物園實(shí)驗(yàn)樣地，河砂過2mm篩后，用清水沖洗干凈。土壤、河砂混合均勻裝盆后，一次性加入不同濃度的CdCl2溶

6、液，使盆中土壤Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、0.5、2、5、10mg·kg-1。之后放置一個(gè)月，使Cd在土壤中轉(zhuǎn)化為植物可直接吸收的形式。以扦插方式將南美蟛蜞菊植入盆中，扦插枝條采自于華南植物園實(shí)驗(yàn)地，長(zhǎng)約6cm，粗細(xì)一致，均含1個(gè)莖節(jié)和2片葉，1個(gè)盆里扦插5個(gè)枝條，相同Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的盆栽實(shí)驗(yàn)重復(fù)數(shù)為4個(gè)。在南美蟛蜞菊生根定植生長(zhǎng)3個(gè)月后，每株選取相近部位的成熟葉片，進(jìn)行下一步的光合生理實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。1.2觀測(cè)方法1.2.1光合氣體交換測(cè)定選擇晴朗天氣，觀測(cè)時(shí)為北京時(shí)間8：00-11：00，用Licor-6400光合作用測(cè)量?jī)x測(cè)定植株的凈光合速率（Pn

7、）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（gs）等氣體交換參數(shù)，水分利用效率（WUE）通過公式計(jì)算：WUE=Pn/Tr。與此同時(shí)，測(cè)得光系統(tǒng)Ⅱ量子效率（ΦPSⅡ）及電子傳遞速率（ETR朱建玲等：鎘對(duì)南美蟛蜞菊光合特性的影響659）等熒光參數(shù)。通過儀器控制，將觀測(cè)條件與外界環(huán)境保持相近，其中測(cè)量光強(qiáng)為500mmol·m-2·s-1，CO2濃度設(shè)為380mmol·mol-1，溫度設(shè)定為15℃。每測(cè)量1個(gè)葉片時(shí)，讀數(shù)4~5次，取平均數(shù)作為1個(gè)重復(fù)測(cè)定值。1.2.2葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定用暗適應(yīng)葉夾將葉片黑暗15min后，用PAM-2100便攜式熒光儀進(jìn)行熒光參數(shù)的

8、測(cè)定，首先打開暗測(cè)量光測(cè)定葉片的初始熒光（Fo），然后給一個(gè)飽和光脈沖測(cè)定最大熒光（Fm），由此得到PSⅡ光化效率（Fv/Fm）。其中，暗測(cè)量光強(qiáng)設(shè)置為5檔（大約0.04mmol